Service Fabric とコンテナー

[アーティクル]
06/01/2023

はじめに

Azure Service Fabric は、スケーラブルで信頼性に優れたマイクロサービスとコンテナーのパッケージ化とデプロイ、管理を簡単に行うことができる分散システムプラットフォームです。

Service Fabric は、マシンクラスター全体にマイクロサービスをデプロイする Microsoft のコンテナーオーケストレーターです。 Service Fabric には、長年にわたる Microsoft の大規模なサービスの提供から得た教訓が生きています。

Service Fabric プログラミングモデルや ASP.NET Core の使用から任意のコードのデプロイまで、多くの方法でマイクロサービスを開発することができます。コンテナーのデプロイと管理だけを行う場合でも、Service Fabric は優れた選択肢です。

既定では、Service Fabric はこれらのサービスをプロセスとしてデプロイし、アクティブ化します。プロセスとしてこれらを実施することで、これまでになくアクティブ化が高速になり、クラスターにおけるリソースの使用に無駄もなくなります。さらに、Service Fabric では、コンテナーイメージ内のサービスもデプロイできます。プロセスとしてのサービスとコンテナー内のサービスを同じアプリケーション内で混在させることもできます。

Service Fabric をすぐに開始し、コンテナーを試してみるには、クイックスタート、チュートリアル、またはサンプルを使用してください。

クイックスタート: Linux コンテナーアプリケーションを Service Fabric にデプロイする
 クイックスタート: Windows コンテナーアプリケーションを Service Fabric にデプロイする
 既存の .NET アプリをコンテナー化する
 Service Fabric コンテナーのサンプル

コンテナーとは

コンテナーは、異なるコンピューティング環境でアプリケーションを確実に実行するという問題を、アプリケーションを実行するための不変の環境を提供することで解決します。コンテナーは、アプリケーションとそのすべての依存関係 (ライブラリや構成ファイルなど) を、コンテナー内でソフトウェアを実行するために必要なものをすべて格納する独自の分離された "ボックス" にラップします。コンテナーの実行場所に関係なく、その中のアプリケーションは、適切なバージョンの依存するライブラリーや構成ファイルなど、実行するために必要なすべてのものを常に持っています。

コンテナーはカーネル上で直接動作し、ファイルシステムなどのリソースの分離されたビューを備えています。コンテナー内のアプリケーションは、コンテナーの外のアプリケーションやプロセスを認識しません。各アプリケーションとそのランタイム、依存関係、およびシステムライブラリは、コンテナー内で動作し、オペレーティングシステムのコンテナー独自の分離されたビューへの完全なプライベートアクセスが提供されます。異なるコンピューティング環境で実行するために必要なアプリケーションのすべての依存関係を簡単に用意できることに加え、セキュリティとリソースの分離も Service Fabric でコンテナーを使用することの重要なメリットです。それ以外の場合、サービスはプロセス内で実行されます。

仮想マシンと比較して、コンテナーには次の利点があります。

小さい: コンテナーは 1 つのストレージ領域を使用し、複数のバージョンと更新プログラムを階層化することで効率を高めています。
高速: コンテナーはオペレーティングシステム全体を再起動する必要がないため、はるかに高速に (通常は秒単位で) 起動できます。
移植性: コンテナー化されたアプリケーションのイメージを、クラウドまたはオンプレミスで実行されるように移植することができます。仮想マシンへの移植または物理マシン上への直接の移植が可能です。
リソースガバナンスを実現し 、コンテナーがホスト上で利用する物理リソースを制限できるようにします。

Service Fabric によるコンテナーのサポート

Service Fabric では、Linux での Docker コンテナーのデプロイと、Windows Server 2016 以降での Windows Server コンテナーのデプロイをサポートしています。また、Hyper-V の分離モードもサポートしています。

Service Fabric と互換性のあるコンテナーランタイム:

Linux (Docker)
Windows の場合:
- Windows Server 2022: Mirantis Container Runtime
- Windows Server 2019/2016: DockerEE

Linux 上の Docker コンテナー

Docker は、Linux カーネルコンテナー上でコンテナーを作成、管理するための API を提供します。 Docker Hub は、コンテナーイメージの格納と取得に使用する中央リポジトリを提供します。 Linux ベースのチュートリアルについては、「Linux で初めての Service Fabric コンテナーアプリケーションを作成する」を参照してください。

Windows Server コンテナー

Windows Server 2016 以降には、分離レベルの異なる 2 種類のコンテナーが用意されています。 Windows Server コンテナーと Docker コンテナーは、名前空間とファイルシステムは分離されていますが、それが実行されているホストとカーネルを共有するという点で似ています。 Linux では、cgroups や名前空間によって分離を行うのが通例でした。Windows Server コンテナーも同様に動作します。

Hyper-V をサポートする Windows コンテナーでは、各コンテナーがオペレーティングシステムカーネルを他のコンテナーまたはホストと共有しないため、より多くの分離とセキュリティが提供されます。この高度なセキュリティの分離により、Hyper-V コンテナーは、潜在的に敵対するマルチテナントシナリオで効果を発揮します。 Windows ベースのチュートリアルについては、「Windows で初めての Service Fabric コンテナーアプリケーションを作成する」を参照してください。

次の図は、利用可能な異なる種類の仮想化と分離のレベルを示しています。 Service Fabric プラットフォーム

コンテナーを使用するシナリオ

コンテナーの選択が望まれる一般的な例を以下に示します。

IIS のリフトとシフト: 既存の ASP.NET MVC アプリを ASP.NET Core に移行する代わりにコンテナー内に配置できます。これらの ASP.NET MVC アプリケーションは、インターネットインフォメーションサービス (IIS) に依存します。このようなアプリケーションは、事前に作成された IIS イメージからコンテナーイメージにパッケージ化し、Service Fabric でデプロイすることができます。 Windows コンテナーの作成方法については、「Windows Server のコンテナーイメージ」を参照してください。
コンテナーと Service Fabric マイクロサービスの混在使用: アプリケーションの一部として、既存のコンテナーイメージを使用できます。たとえば、より多くのバックエンド計算に対応するために、アプリケーションやステートフルサービスの Web フロントエンドに NGINX コンテナーを使用できます。
"うるさい隣人" サービスの影響の軽減: コンテナーのリソースガバナンス機能を使用し、ホストでサービスが使用するリソースを制約できます。サービスが多くのリソースを使用し、他の操作のパフォーマンスに影響を及ぼす可能性がある場合 (実行時間の長いクエリのような操作など)、リソースガバナンス機能を備えたコンテナーにそれらのサービスを配置することを検討してください。

注意

Service Fabric クラスターはシングルテナントとして設計されており、ホストされるアプリケーションは信頼できるものと見なされます。 信頼されていないアプリケーションのホストを検討している場合は、「Service Fabric クラスターでの信頼されていないアプリケーションのホスト」をご覧ください。

Service Fabric は、アプリケーションモデルを提供します。このモデルでは、コンテナーは、複数のレプリカがその中に配置されるアプリケーションホストを表わします。 Service Fabric は、ゲスト実行可能ファイルシナリオもサポートします。このシナリオでは、組み込みの Service Fabric プログラミングモデルではなく、任意の言語またはフレームワークを使用して記述されている既存のアプリケーションをコンテナー内にパッケージ化します。このシナリオは、コンテナーの一般的なユースケースです。

コンテナー内の Service Fabric サービスを実行することもできます。コンテナー内の Service Fabric サービスの実行のサポートは、現時点では限定されています。

Service Fabric には、コンテナー化されたマイクロサービスで構成されたアプリケーションの構築に役立つさまざまなコンテナー機能が用意されています。

コンテナーイメージのデプロイとアクティブ化
Azure クラスターでのリソース値の既定の設定を含むリソースガバナンス
リポジトリの認証
コンテナーポートからホストポートへのマッピング
コンテナー間での検出と通信
環境変数の構成と設定の機能
コンテナーにセキュリティ資格情報を設定する機能
コンテナーに対する異なるネットワークモードの選択

Azure Kubernetes Service での Kubernetes クラスターの作成方法や Azure Container Registry へのプライベート Docker レジストリの作成方法など、Azure でのコンテナーのサポートの包括的な概要については、「Azure for Containers」を参照してください。

次のステップ

この記事では、コンテナーを実行するために Service Fabric が提供するサポートについて説明しました。次に、各機能の例の紹介と、その使用方法の解説に進みます。

Linux で初めての Service Fabric コンテナーアプリケーションを作成する
 Windows で初めての Service Fabric コンテナーアプリケーションを作成する
 Windows コンテナーの詳細